雙親型稠油水熱裂解降粘催化劑的合成及反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、水熱裂解催化反應(yīng)帶來(lái)了稠油開(kāi)采的新思路,尤其是開(kāi)采特超稠油。該技術(shù)的關(guān)鍵是水熱裂解降粘催化劑的研制,目前的降粘催化劑普遍存在反應(yīng)溫度過(guò)高(大于240℃)、與稠油接觸不夠充分、催化活性低等問(wèn)題,難以滿足現(xiàn)場(chǎng)的需要,所以研制適合地層較低溫度(小于等于200℃)且能與油充分接觸的降粘催化劑是該技術(shù)能否邁向大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的關(guān)鍵,解決該問(wèn)題對(duì)于改善我國(guó)目前對(duì)能源的需求乃至世界稠油資源的開(kāi)采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文系統(tǒng)研究了勝利單家

2、寺油田特超稠油的物化性質(zhì),提出了影響特超稠油粘度高的主要因素。合成了微乳液納米鎳與磺酸鎳二種稠油水熱裂解降粘催化劑,并研究了合成工藝及其性能(抗鹽性及普適性)。應(yīng)用高溫高壓反應(yīng)釜及單向蒸汽驅(qū)模型系統(tǒng)研究了特超稠油熱裂解,特超稠油水熱裂解及降粘催化劑作用下特超稠油水熱裂解規(guī)律。通過(guò)氣相色譜儀、元素分析儀、分子量測(cè)定儀、紅外光譜儀、核磁共振波譜儀,結(jié)合化學(xué)分子模擬技術(shù)等手段對(duì)特超稠油水熱裂解催化降粘及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表

3、明,微乳液納米鎳與磺酸鎳二種雙親型稠油水熱裂解降粘催化劑對(duì)勝利特超稠油均有較好的改質(zhì)降粘效果,且合成的二種降粘催化劑均有較好抗鹽性及普適性。高溫水對(duì)稠油水熱催化裂解降粘反應(yīng)有一定的催化作用,但催化降粘程度有限。合成的二種降粘催化劑能高效的促進(jìn)水熱裂解反應(yīng),同時(shí)抑制其過(guò)程中的聚合反應(yīng),使稠油的重質(zhì)組分向輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化。雙親降粘催化劑能充分與稠油的重質(zhì)組分接觸,攜帶的具有活性催化功能的粒子或基團(tuán)協(xié)同高溫水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、

4、C-C及C=S、C=O、C=N、S=O等鍵,使其發(fā)生系列鏈的斷裂、加氫、開(kāi)環(huán)、成環(huán)、脫硫、脫氮等反應(yīng),反應(yīng)后稠油瀝青質(zhì)與膠質(zhì)分子的表面積、體積、疏水性、折射率、極性參數(shù)減小,分子間范德華力、色散力、氫鍵作用力等減弱,體系變得更加分散,稠油粘度大幅度降低,品質(zhì)得到一定程度的改善。在此基礎(chǔ)上,全面探討了稠油水熱催化裂解降粘機(jī)理：①高溫水裂解作用機(jī)理；②加氫作用機(jī)理；③瀝青質(zhì)裂解作用機(jī)理；④輕烴溶解作用機(jī)理；⑤分子間作用力降低機(jī)理；⑥催化劑作